ФОРМИРОВАНИЕ СХЕМНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПЛАНЕТОХОДОВ ДЛЯ ПЛАНЕТ С ПОНИЖЕННОЙ ГРАВИТАЦИЕЙ В ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАКСИМУМА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ

ФОРМИРОВАНИЕ СХЕМНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПЛАНЕТОХОДОВ ДЛЯ ПЛАНЕТ С ПОНИЖЕННОЙ ГРАВИТАЦИЕЙ В ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАКСИМУМА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ

© А.М.Крайнов, В.А.Воронцов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2013 г.

В работе исследуется задача формирования схемно-технических решений автоматического посадочного комплекса (ПК) планетохода (ПХ), состоящего из ПХ и системы ввода его в действие (СВД). Решение данной задачи позволяет при разработке ПК на ранних стадиях проектирования учесть взаимозависимость отдельных решений для ввода в действие и функционирования ПХ, что расширяет количество рассматриваемых для выполнения миссии схемно-технических решений ПК. Количество рассматриваемых решений ПКПХ влияет на эффективность разработки, в том числе по критерию относительной массы полезной нагрузки (ПН).

Проведен анализ области исследования. На основе данных по отработанным изделиям («Луноходы-1-2», «LRV-1÷3», «ПрОП-М», «ПрОП-Ф», «Sojourner», «Spirit», «Opportunity», «Curiosity») и перспективным планетоходам (Индийский минировер, «ВЛ», «ExoMars rover», Ровер КА «Луна-Ресурс-2», «ATHLETE», «Small Pressurized Rover») предложена их классификация. Разработана матрица проблем систем ПХ и СВД по основным этапам функционирования ПКПХ.

Разработана методика, позволяющая формировать схемно-технические решения автоматического ПКПХ для планет с пониженной гравитацией в обеспечение максимума относительной массы ПН. Были приняты схемообразующие признаки, позволяющие определить количество вариантов взаимосвязанных схемно-технических решений ПХ и его СВД. Каждый признак характеризуется определенным количеством вариантов возможной реализации и несет в себе свои достоинства и недостатки. На основе метода декомпозиции и метода ограничений разработаны алгоритмы и комплекс математических моделей, реализующих данную методику.

На основе разработанной методики проведен выбор структурной и компоновочной схем автоматического ПХ с относительной массой ПН для перемещения по небесным телам с пониженной гравитацией (Луна, Марс). Выбраны технические решения и определены основные проектные параметры ПХ. Сравнительный анализ различных режимов движения ПХ показывает эффективность колесно-прыгающего режима передвижения по критерию энергетической эффективности при перемещении (для Луны на 20%, для Марса на 12%).